Hier erfährst du, wie ein einfacher elektrischer Stromkreis aufgebaut ist, welche Schaltzeichen dafür verwendet werden und was der Unterschied zwischen einer Stromquelle und einer Spannungsquelle ist. Des Weiteren wird die Strom- und Spannungsmessung kurz erläutert.
Inhaltsverzeichnis
Elementare Bestandteile eines Stromkreises
Für einen einfachen elektrischen Stromkreis werden mindestens die drei folgenden Elemente benötigt:
- Spannungs- bzw. Stromquelle
- Leitungen
- Verbraucher
Spannungs- bzw. Stromquelle
Die Spannungs- bzw. Stromquellen werden in elektrischen Schaltungen zur Energieversorgung benötigt. In der Praxis verwendet man hierfür zum Beispiel diverse Generatoren, Batterien oder Photovoltaik-Zellen. Zur Entwicklung von Schaltungen werden unter anderem folgende Schaltzeichen verwendet:
Unterschied zwischen Stromquellen und Spannungsquellen
Oftmals wird nicht genau zwischen den Begriffen Spannungsquelle und Stromquelle unterschieden. Bei genauerer Betrachtung unterscheiden sich diese jedoch durchaus: Eine ideale Spannungsquelle liefert an ihren Anschlussklemmen unabhängig von der Belastung stets die gleiche Spannung. Für ihren Innenwiderstand gilt somit: $$R_i=0$$ Eine ideale Stromquelle liefert hingegen immer einen genau definierten Strom. In diesem Fall gilt für den Innenwiderstand: $$R_i=\infty$$ In der Realität existieren keine absolut idealen Strom- oder Spannungsquellen, da der jeweilige Innenwiderstand dem Ganzen aufgrund der physikalischen Beschränkungen einen Strich durch die Rechnung macht.
Leitungen
Abgesehen von der sogenannten Supraleitung, weisen elektrische Verbindungen stets einen Widerstand auf, der größer als Null ist. Wenn bei der Erstellung von elektrischen Schaltplänen verschiedene Bauteile miteinander verbunden werden, dann wird dies mit einem einfachen Strich dargestellt. Hierbei handelt es sich stets um ideale und somit verlustlose Verbindungen. Wenn die Leitung in der Realität einen nicht zu vernachlässigenden Widerstand besitzt, dann muss dies in der Schaltung durch einen zusätzlichen Widerstand modelliert werden.
Verbraucher
Die dritte Komponente für einen einfachen Stromkreis stellt ein sogenannter Verbraucher dar. Dies kann z. B. ein ohmscher Widerstand, eine Glühlampe oder ein Motor sein. Nachfolgend ist nur eine sehr kleine Auswahl von möglichen Schaltsymbolen zu sehen:
Der Stromkreis
In einfachsten Fall wird nun eine ideale Spannungsquelle mit einem ohmschen Widerstand verbunden:
Dies führt dazu, dass an dem Widerstand \(R\) die Spannung \(U\) anliegt. Nach dem Ohmschen Gesetz kann damit die Stromstärke \(I\) wie folgt berechnet werden:
$$I=\frac{U}{R}$$Nachfolgend gibt es noch ein paar wichtige Merkregeln:
Messungen am Stromkreis
Zur Spannungsmessung an einem Stromkreis verwendet man üblicherweise ein sogenanntes Voltmeter. Dieses wird dazu parallel an das zu messende Bauteil angeschlossen:
Zur Messung des Stromes, der durch ein Bauteil fließt, muss der Stromkreis grundsätzlich aufgetrennt werden. Es wird hierzu ein sogenanntes Amperemeter in Reihe geschaltet:
Fazit
In diesem Artikel haben wir erfahren, aus welchen Komponenten ein einfacher Stromkreis besteht, wie der entsprechende Schaltplan aussieht und was der Unterschied zwischen einer idealen Spannungsquelle und einer idealen Stromquelle ist. Außerdem wissen wir jetzt, wie man Spannungen und Ströme messen kann. Mit diesem grundlegenden Wissen kann man nun einen Schritt weiter gehen und sich an kompliziertere Schaltungen heranwagen.
